图2为IC卡门禁考勤系统USB通信实现硬件方框原理图.

四、软件设计和执行

　　系统软件由6部分组成:定义描述符、设备检测和列举、端点中断服务程序、USB数据交换模块、串行口数据交换模块、USB/Serial模块接口. 下面简要描述其中部分模块程序的功能和实现思想.

1、描述符定义

　　描述符是数据结果或信息的格式化块,它可以使主机知道这个设备.每个描述符包含了这个设备整体的信息或者某个元素的信息.所有的USB外设必须响应对标准的USB描述符的请求.

该系统中使用了1个接口和2个终端(控制和中断输入).由于受Win98的限制还不能使用中断输出终端,因此为了解决这个问题,我们通过在端点0中使用SetReport传输PC机欲送往IC卡门禁考勤设备的数 据.

　　数据接收是在Output Reports中完成的.它根据送往IC卡门禁考勤设备最大的数据量,系统定义为16K个8位域.发送数据给主机是在输入报告中完成的,它是8K个8位域.

2、设备检测和列举

　　当1个USB人机接口类(HID)设备第一次连接到总线,它将被总线供电但仍然非功能性等待1个总线 复位.D-端的上拉电阻通知Hub连接上了新的设备,主机也同时知道了新连接的USB设备,并将它复 位.紧跟输入包之后,主机发送1个配置包,从缺省地址0处读取设备描述符.读到描述符后,主机 将分配一个新的地址给设备,并继续查询关于设备描述、配置描述、人机报告描述的信息,设备将 开始对新分配的地址作出反应.根据从设备处返回的信息,主机知道了被设备支持的数据终端的数 量,完成列举过程.列举结束后,Windows将把新的设备加入到控制面板的设备管理器中显示.

为此,在微控制器中必须写入访问描述符的代码,这样便于对主机在列举设备时发送的请求作出有 效的辨识和响应.在设备方面需要创建一个INF文件,使Windows能够辨识设备,并且为设备找到其 驱动.由于操作系统提供了简单的INF文件,因此,开发中只需要编写写入到微控制器中的程序.

3、数据发送和接收过程

　　发送数据到门禁考勤系统是通过控制端点0中使用SetReport来完成的.主机先向门禁考勤系统请求 发送数据,设备响应请求后,主机便开始执行. 当有数据到达设备的终端0时,将对设备产生一个 中断.此时,相应的中断服务程序便将数据复制到数据缓冲区.一旦进入端点0的中断服务程序,所 有的中断必须关闭,确保能够正确地复制数据.

　　微处理器的数据缓冲区编程为可以接收64个字节,这个值是存放在设置包的包头请求信息中.从主机处接收到的最大包大小,是根据它将发送给门禁考勤系统的最大数据量来决定的.

　　系统还使用了Put_command线程,通过1个 I/O端口引脚,向门禁考勤系统串口发送数据.在执行此线程时,根据串口通信协议插入了起始位、停止位以及相应的延时.

　　从门禁考勤系统接收数据的过程是利用端点1完成的.端点1配置为1个中断输入端点,当有1个起始 位到达引脚时,GPIO中断必须打开,并关闭所有其它类型中断.设计中通过使用1个Get_Serial线 程来收集I/O引脚发出的串行数据,并把它存入数据缓冲区.同时该线程负责检验接收到的起始位 和停止位的正确性.当收到8个字节时,将接收缓冲区中的数据复制到终端1的缓冲区,并且允许微 处理器响应中断输入请求.

　　考虑到一般串行口的有效波特率的范围在300~19 200 bps,我们按处于最大波特率19 200 bps的情况来考虑,传输1个字符需要时间接近0.75ms;而1个输入中断大约每10 ms送1个8字节的数据包, 因此,设计1个128字节的快速数据缓冲区便可以保证不会丢失数据.

　　RS-232-USB接口转换模块用于改进我们的IC卡门禁考勤系统,使用效果良好.

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